Эксперимент с гравитационным ускорением

Инструкция по проведению эксперимента по ускорению свободного падения

Цели эксперимента :

– На основе результатов эксперимента студенты могут определить величину ускорения свободного падения.

Инструменты и материалы :

- Секундомер
– Небольшие камни (можно использовать и другие предметы)
– Линейка или измерительный инструмент для длины

Основная теория :

Ускорение свободного падения

Гравитационное ускорение — это ускорение, которое испытывает объект, свободно падающий с определенной высоты к поверхности Земли. На основе экспериментов, проведенных физиками, величина гравитационного ускорения Земли составляет 9,8 м/с² ^. Это среднее значение. Величина гравитационного ускорения в разных местах может не совпадать с 9,8 м/с² ^. Для упрощения расчетов иногда значение гравитационного ускорения 9,8 м/с² ^{округляется} до 10 м/с² ^. Направление гравитационного ускорения — к центру Земли или перпендикулярно поверхности земли.

Свободное падение и его связь с ускорением свободного падения.

Свободное падение — это движение объекта, падающего с определенной высоты к поверхности земли без начальной скорости, при этом объект испытывает постоянное ускорение свободного падения 9,8 м/с² ^. Ускорение — это векторная величина, поэтому оно имеет как величину, так и направление. Величина ускорения свободного падения 9,8 м/с² ^{означает} , что скорость объекта увеличивается на 9,8 м/с каждую секунду. После 2 секунд свободного падения скорость объекта увеличивается до 19,6 м/с. И так далее. Направление ускорения свободного падения — к центру Земли.

Скорость любого свободно падающего объекта постоянно увеличивается, поэтому свободное падение является примером равномерно ускоренного линейного движения. Существуют три формулы производной для равномерно ускоренного линейного движения, которые используются для расчета физических величин, связанных с равномерным линейным движением, таких как расстояние, начальная и конечная скорость, интервал времени и ускорение. Эти три формулы: v _t = v _o + at, s = v _o t + ½ at ² , v _t ² = v _o ² + 2 as, где v _t = конечная скорость, v _o = начальная скорость, a = ускорение объекта, t = интервал времени, s = пройденное расстояние, v _o = начальная скорость.

Свободное падение — это пример равномерно ускоренного линейного движения, поэтому формула, используемая при свободном падении, в основном та же, что и формула для равномерно ускоренного линейного движения, приведенная выше, и адаптирована к ситуации и условиям свободного падения. Три приведенные выше формулы, если их преобразовать в формулу для свободного падения, изменятся на v._t = gt, h = ½ gt², v_t² = 2 гх, где v_t = конечная скорость, g = ускорение свободного падения, t = интервал времени, h = высота или пройденное расстояние в вертикальном направлении.
В этом эксперименте ускорение свободного падения рассчитывается с использованием одной из формул, а именно: h = ½ gt²Две другие формулы использовать нельзя, потому что в этом эксперименте конечная скорость (v)_tОбъекты, обладающие гравитационным ускорением, не поддаются измерению. Для расчета величины гравитационного ускорения формула изменяется следующим образом: g = 2 ч / т².

Этапы эксперимента :

1. Измерьте высоту, с которой объект будет свободно падать, затем внесите это значение в таблицу данных и проанализируйте данные, номер 1.
2. Сбросьте предмет и измерьте интервал времени, в течение которого предмет будет свободно падать, затем внесите данные в таблицу и проанализируйте данные, номер 1.
3. Вычислите величину ускорения свободного падения, используя формулу g = 2h/t.²Затем внесите результаты вычислений в таблицу данных и раздел анализа данных, номер 1.
4. Повторите шаги с 1 по 3, затем внесите результаты в таблицу данных и в раздел анализа данных (пункты 2 и 3).
5. Рассчитайте среднее ускорение свободного падения. Если эксперимент повторить три раза, получится три значения ускорения свободного падения. Сложите эти три значения и разделите на три. Запишите результаты в таблицу.

Данные и анализ данных :

* В этом разделе опишите процесс расчета.

Кесимпулап:

Сформулируйте заключение на основе полученных экспериментальных результатов, ссылаясь на цели эксперимента и теоретическую основу. Вопросы для обсуждения:
– Какое значение ускорения свободного падения вы получили в ходе эксперимента?
– Величина ускорения свободного падения равна или близка к 9,8 м/с²?² ?
– Если величина полученного вами ускорения свободного падения сильно отличается от 9,8 м/с²²Какие факторы на это влияют?